《铬系铁合金》PPT课件.ppt

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1、第八章 铬系铁合金,铬系铁合金产品分类及其用途铬矿及其预处理铬系铁合金生产方法(矿热炉冶炼)中、低碳铬铁生产技术(炉外精炼),2,铬系铁合金产品分类及其用途,1）铬元素性质及其工业应用2）铬铁牌号及其在钢铁生产中的应用,3,铬元素性质及其工业应用,铬元素性质：M=52.01=7190 kg/m3 Tm=2418 K Tb=2938 K 金属铬元素的工业应用领域：钢铁冶金铬系铁合金 生产不锈钢 金属加工电镀 化工 制革行业,铬铁牌号及其在钢铁生产中的应用,5,铬矿及其预处理,铬矿种类及产地 铬矿质量评定标准 铬矿预处理技术,铬矿种类及产地,7,铬矿按其工业上的用途可分为化工用铬矿、耐材用铬矿和冶

2、金用铬矿三大类。,铬矿石分类,世界主要铬矿产地及化学成分(%),我国铬矿资源状况,中国铬矿资源比较贫乏，总保有铬矿石储量1121.8万吨，贫矿储量占46.3%、富矿占53.6。产地有56处，分布于西藏、新疆、内蒙古、甘肃等13个省(区)，其中西藏的保有储量约占全国的一半，占富矿总量的73.5。因此我国冶金级的铬矿进口量巨大，对国际市场的依存度达到90%以上。,铬矿质量评定标准,成分：Cr2O3/FeO比值大小，Cr2O3含量，杂质元素含量，MgO、Al2O3含量高、低和MgO/Al2O3比值,铬矿预处理技术,铬矿资源中块矿只占总量的20%，其余80%是粉矿，且相当一部分铬矿属于易碎矿石，不能直

3、接入炉。炉型愈大，对炉料粒度要求愈高。入炉铬矿粉不得超过10%，否则生产指标差。,球团成型机理和常用粘结剂,成型机理,分子间作用力范德华力,粘结相低温型、高温型,常用粘结剂,无机粘结剂,有机粘结剂,陶瓷结合型膨润土,水硬型水泥(nCaOmSiO2),化学结合型水玻璃、消石灰,亲水性或水溶性纸浆废液、制糖废液、腐殖酸、树脂类,疏水性焦油、沥青,中信大锰冷压球团矿的工艺路线及特点,开发了原料预均化、生石灰脱水技术，解决了原料水分过高的难题，研制的多元复合粘结剂解决了不同种类铬粉矿原料的冷压球团的难题。在生产线上设计了大振幅仓底振动分筛给料及配加粘结剂在线搅拌溶解方式，使得压球生产线运转流畅，具有成

4、本低、易于实现机械化作业的特点。解决了相关行业冷压球团工业化过程中运行成本过高、均化困难和需要人工配加等问题。自然晾晒工序中自主设计了自动输送冷球团装置，尽可能减少冷球团的碰撞碎裂，提高成球率。,13,铬粉矿造球流程示意图,14,15,16,影响冷压球团效果的因素及控制,（1）粒度影响,不同铬粉矿的粒度分布,17,（2）水分的影响,初始铬粉矿的水分含量对冷压球团质量的影响主要表现在成球的完整性从而进一步影响冷强度。铬粉矿的含水量一般在4%-5.5%比较适宜于压球，成球后水分控制在5%-7%，这样可以确保合适的粘结剂加入量，无须通过一些微细粉大量加入降低粉矿的含水量，保证成球后铬矿的Cr2O3含

5、量不至于降低太多。经反复试验，我公司研究出采用生石灰预均化脱水技术路线，确保了铬粉矿中水分含量符合成球机成球的要求。,18,（3）粘结剂的选用,不同品种的铬粉矿选配粘结剂要有差异性，否则成球的冷强度差别较大，即使同 品种的铬粉矿因含水量的不同采用的粘结剂也有差别，许多常用粘结剂都可以达到到成球效果，无论怎样选用首要考虑的问题是：添加剂中不能含有对产品有害的元素，而且要考虑对炉衬材料的保护。根据我公司的生产特点，经过长期试验基本选用两类复合粘结剂 生石灰+膨润土+水玻璃；消石灰+膨润土+水玻璃+水溶性树脂,19,要生产出经过晾晒后能够直接入炉冶炼的冷压球团还要在生产线上注重控制关键工序：确保不同

6、粘结剂与粉矿混合的均匀性 我公司选用行星式轮碾机，关键部件是行星搅拌铲，安装在齿轮箱上并与一对碾轮一同安装在一个在立轴上，它同时带动碾轮和行星铲做顺时针方向公转，同时行星搅拌铲又分别绕各自的轴心做逆时针方向自转，不仅使混合物料做水平运动、又有垂直方向的上下翻动，使物料中的各种成分在很短时间内得到非常均匀的混合，而且使物料在单位时间内翻动到碾轮下的次数大大增加，通过合理选择公转与自转的转速比，可以使物料运动轨迹形成3叶、4叶、5叶玫瑰形图线,大大提高了碾压效果。,铬粉矿成球过程控制,20,21,物料运动轨迹示意图,22,确保给料的均匀性和充足性 进入成球阶段时，要确保成球质量，除了粉料的粒度在一

7、定范围内，还要保证粉料是均匀给入压球机，同时要供料充足，为了实现上述目的，在压球机上部采用预压辊装置，或者采用可调速的螺旋给料机进行强制给料，当然强制给料的量要视压球后的回料量进行调整，以达到合适的强制给料总量，否则超过压球模子能够承受的粉料，成球强度也会受到影响；同时为了提高冷压球团脱模的完整性、延长压球机辊皮的寿命、提高辊皮表面的光洁度，要对进入压球机的粉料进行筛分和磁选，确保大颗粒物料和金属材料不能进入压球机。,铬粉矿成球过程控制,23,冷压球团矿使用前后经济技术指标对比,2008年未使用球团生产技术经济指标（11月和12月停产）,24,2009年使用球团矿生产技术经济指标,25,26,

8、铬矿烧结,铬尖晶石熔点很高，且难以形成低熔点的液相，其烧结性主要取决于脉石的性能和所添加的熔剂。工业规模生产烧结铬矿的工艺有日本钢管富山厂和芬兰奥托空普的烧结球团工艺，巴西珀居卡(Pojuca)和挪威埃肯的烧结盘工艺、带式烧结机工艺等。其烧结能力多在10th以上。典型的铬矿烧结工艺条件如下：原料配比 粉矿或精矿 焦粉 熔剂 水分 100 20 3.64 810 烧结温度 13001450 某些工业废渣，除尘器回收的粉尘可以用作铬矿烧结熔剂。采用烧结法可以回收浸出渣中铁和铬等有用元素。铬浸出渣中含有可溶性六价铬，对环境造成污染。在烧结过程中，六价铬还原成三价铬使烧结矿中Cr 6+0.01，从而消

9、除了六价铬的危害。,固相反应出现反应产物的开始温度,铬矿的固态还原工艺,铬矿球团预还原工艺(SRC法),铬矿的固态还原工艺,铬矿直接还原工艺(CODIR法),铬系铁合金生产方法,31,中、低碳铬铁,铬铁矿热炉内的物化反应铬铁冶炼的炉渣成分选择铬铁矿还原反应机理高碳铬铁的成分控制,高碳铬铁冶炼工艺（矿热炉法）,33,铬铁矿热炉内的物化反应,铬铁冶炼的炉渣成分选择,Al2O3-MgO-SiO2系相图,铬铁矿还原反应机理,矿热炉内铬矿的还原机制尚存在争议。一种理论认为大部分铬矿在固态已完成还原反应过程，只有少量未还原的细小铬矿颗粒进入熔渣。另一种理论则认为铬矿溶解于炉渣之中，渣中的铬和铁氧化物与还原

10、剂相互作用最终完成还原过程（焦炭层）。怎么证明哪个理论正确呢？,高碳铬铁的成分控制,在高碳铬铁冶炼矿热炉内，因铬矿密度大于炉渣密度，故在熔池合金上方形成了铬矿与炉渣的混合精炼层。当焦炭层中生成的合金液滴穿过这些区域，将会发生如下反应，影响了最终合金产品的成分：,中、低碳铬铁的生产技术(炉外精炼法),中、低碳铬铁生产工艺原理硅铬合金生产方法冷装工艺和热兑法(波伦法),中、低碳铬铁生产工艺原理,中、低、微碳铬铁统称为精炼铬铁，生产方法有脱碳法和脱硅法两种。,硅铬合金生产方法,不同铬铁产品对硅铬合金成分的要求二步法冶炼硅铬合金一步法冶炼硅铬合金,不同铬铁产品对硅和合金成分的要求,二步法冶炼硅铬合金(

11、工艺过程),二步法硅铬合金冶炼属于无渣法工艺，其机理类似于硅铁冶炼。用矿热炉炼制成高碳铬铁产品之后，再用高碳铬铁、硅石、焦炭在另一台矿热炉中冶炼硅铬合金，冶炼操作过程与FeSi45硅铁生产相同。,二步法冶炼硅铬合金(冶金原理),硅的还原：SiO2+2C=Si+2CO,炉外降碳：通过控制出铁次数和铁水镇静时间使产物 石墨或碳化硅浮于合金表面。,一步法冶炼硅铬合金,一步法硅铬合金生产属于有渣法工艺，其冶炼过程实际上是有渣法冶炼高碳铬铁和无渣法冶炼硅铁两个部分的结合。即矿热炉上部类似于高碳铬铁电炉，而下部分则类似于硅铁电炉。SiC和SiO是一步法生产硅铬合金过程中的中间产物。莫多甘(Mertdoga

12、n)认为：炉膛内反应可分为三个区域：高碳铬铁生产区、SiC生产区和硅铁生产区。,一步法硅铬合金电炉炉膛反应区的温度分布和输入反应区电能平衡,冷装工艺和热兑工艺(波伦法),冷装工艺：铬矿、硅铬合金和石灰在3000-6000kVA 固定式或倾动旋转式电炉内完成铬铁精炼过程。其操作工艺分为五个阶段：1)补炉，2)引弧加料 3)熔化期，4)精炼期，5)出铁。热兑工艺：将硅铬合金熔体和铬矿石灰熔体在炉外充分混合，完成冶金反应，再进行渣金分离的过程。依据操 作工艺的不同由分为一步法(顺流反应器)和二步法(逆流反应器),一步热兑工艺流程图（顺流反应器）,1）没有中间渣，中间硅铬合金，因而工艺简单。2）可使用固态硅铬合金，不需强调硅铬电炉与化渣电弧出铁时间的配合。3）合金含硅波动较大，多次倒包，会降低铬的回收率，增加产品的含氮水平。4）相对于其他热兑工艺，终渣的铬较高，一般在5%左右，比电硅热法高1%左右。,一步热兑工艺特点,二步热兑工艺流程图（逆流反应器）,热兑过程渣-金属平衡曲线和成分控制图,两步热兑工艺操作制度,两步热兑工艺操作制度,三步热兑工艺操作制度,